专利名称：氢制造装置、燃料电池系统及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使氢产生物质与水反应来制造氢的氢制造装置、以上 述氢制造装置为氢供给源的燃料电池系统以及具备该燃料电池系统的电子设 备。
背景技术：
近年来，随着电脑、手机等的无线设备的普及，在作为其电源的电池上， 越来越要求小型化、高容量化。现在，锂离子二次电池作为能够实现能量密度 高、小型轻量化的电池被实用化，作为便携电源的需求增大。但是，该锂离子 二次电池有对一部分无线设备不能保证充分的连续使用时间的问题。为了解决上述问题，进行了例如固体高分子型燃料电池(PEFC)等的燃 料电池的开发。只要供给燃料及氧，燃料电池就能够连续使用。在电解质上使 用固体高分子电解质、在正极活物质上使用空气中的氧、在负极活物质上使用 燃料的PEFC作为比锂离子二次电池能量密度高的电池而引人注目。关于PEFC上使用的燃料，提出了氢、曱醇等，进行了各种开发，但在能 够高能量密度化这一点上，期待着以氢为燃料的PEFC。而且，作为向PEFC这样的燃料电池供给氢的方法，研究了例如供给由氢 制造装置制造的氢的方法，该氢制造装置能够使估文为氢源的氢产生物质与水反 应来生成氢。在这样的氢制造装置中，采用的机构是，例如设置容纳水的容器 和容纳氢产生物质的容器，从该容纳水的容器向容纳氢产生物质的容器(反应 容器)供给水，在该反应容器内使氢产生物质与水反应，将生成的氢通过装备 在上述容器上的氢导出管供给燃料电池。例如，在专利文献l中，作为具有如上所述^U勾的氢制造装置，记载了由用于收放水的容器和收放通过与水的化学反应而生成氢的金属的反应容器构 成且可装卸反应容器的氢产生装置。(参照专利文献1:特开2004-149394号公 报)。
在专利文献l记载的装置中，如果氢产生反应进展、反应容器内部的金属 消耗，则氢产生量降低，但届时通过将使用了的反应容器更换成容纳有未反应 的金属的另外的反应容器，能够连续产生氬。但是，由于金属与水的氢产生反应使反应容器变成高温，由此，有时要等 到容器的温度降低才可更换反应容器。另外，由于即便停止水的供给，氢产生 反应也不会立刻停止，所以有时要等到氢产生量减少为止才能更换反应容器。 发明内容本发明发现了具备根据氢产生状态和反应容器的状态能更换或禁止进行 反应容器更换的机构的氢制造装置的必要性，其目的在于，提供能够安全进行 连续的氢制造的氢制造装置和以该氢制造装置为氢供给源的燃料电池系统以 及具备以该系统为电源的电子设备。可实现上述目的的本发明的氢制造装置，能够以可装卸的状态安装容納有 通过与水的反应而产生氢的氢产生物质的反应容器和容纳有水的水容纳容器，其特征在于具备用于将上述水容纳容器的水向上述反应容器内供给的机构； 具备测定来自上述反应容器的氢产生量及上述反应容器的温度的至少一方的 测定装置；才艮据上述测定装置的测定值，限制卸下上述反应容器。另外，本发明的燃料电池系统具备上述氢制造装置和燃料电池，并以上述 氢制造装置为燃料电池的氢供给源。进而，通过装备上述燃料电池系统作为电 源，构成本发明的电子设备。根据本发明，能够提供可安全地进行连续的氢制造的氢制造装置。 即在本发明的氬制造装置中，是使容纳有通过与水的反应而产生氢的氢 产生物质的反应容器和容纳有水的水容纳容器相对于装置本体能够以可装卸 的状态安装。因此，在随着氢的制造反应容器中的氢产生物质消耗了的场合， 或水容纳容器中的水消耗了的场合，能够将使用完的容器更换为新的反应容器或水容纳容器。而且，在反应容器温度高的场合或来自反应容器的氢产生量多 的场合，由于知道不能将反应容器从装置本体上卸下，或者不适合将反应容器 从装置本体上卸下，所以，能够提高反应容器更换时的安全性，能够连续且安 全地进行氢制造。另外，本发明的燃料电池系统是以本发明的氢制造装置为氢供给源，所以
能够进行连续的发电，通过装备本发明的燃料电池系统作为电子设备的电源，能够进行设备的连续使用。
图1是本发明的氢制造装置的一例，是显示其构成的一部分的剖面示意图。图2是显示装备了防止人体接触反应容器的罩体的本发明的氢制造装置的 一例的重要部位示意图。图3是显示图2所示的氢制造装置的罩体的锁定解除状态的重要部位示意图。图中1—反应容器，lb—氢导出管，lc一水供给管，2—水容纳容器，2b—水供 给管，3—装卸机构，4一隔热材料，5 —泵，IO—罩体，ll一止动器。
具体实施方式
在图1中，概略表示本发明的氬制造装置中的与氢产生反应相关的构成部 分的一例。在图1中，1是反应容器，la是氢产生物质，lb是氢导出管，lc 是水供给管，2是水容纳容器，2a是水，2b是水供给管，2c是水回收管，3 是装置本体部与容器的装卸机构，4是隔热材料，5是泵，6是气液分离部， 6a是水分离容器，6b是氢导入管，6c是氢排出管，6d是水回收管。另外，在 图1中，仅将反应容器l、水容纳容器2及隔热材料4部分由剖面表示，为了 容易理解装置的构造，对隔热材料4没有付与表示其为剖面的斜线。本发明的氢制造装置是在本体部上安装了反应容器1及水容纳容器2的状 态下使用，但本发明中的本体部是指反应容器1及水容纳容器2以外的部射包 括隔热材料4、泵5、图1中比装卸机构3靠上的管部分)。在本发明的氢制造 装置中，是从水容纳容器2向反应容器1供给水，在容器1内使氢产生物质与 水反应来制造氬。因此，反应容器l承担作为氢产生物质与水反应的反应容器 的作用。在容器1中产生的氢经由氢导出管lb，供给需要氢的设备等(燃料 电池等)。反应容器1及水容纳容器2通过装卸机构3与具备隔热材料4及泵5等的 本体部连结。如上所述，在反应容器l内，使氢产生物质与水反应产生氢后， 容纳在反应容器1中的氬产生物质变化为反应生成物，容纳在水容纳容器2
中的水消耗减少。容器l内的氢产生物质反应，使用到不再生成氢为止，其后从装卸机构3上卸下反应容器1及水容纳容器2,再次通过装卸机构3将容纳 了氯产生物质的新的反应容器1及容纳了水的新的水容纳容器2安装在本体部 上，由此，能够反复产生氢。因此，在本发明的氢制造装置中能够简便、连续 地进^f于氩制造。作为装卸机构3并不特别限制，例如能够釆用如下结构在装置本体部一 侧设置形成了筒状的部位(管等)，将反应容器1及水容纳容器2的各自的管 (氯导出管lb、水供给管lc、 2b、水回收管2c等)插入其中，通过O环等垫 片密封连结部分(管的插入部分)，防止氢和水的泄漏。另外，优选设置阀构造，在没有将反应容器及水容纳容器安装在氢制造装 置的装卸机构上的状态下，管是关闭的，将其安装在装卸机构上后，管成为打 开状态。这是为了能够防止在从装置本体部上卸下的状态下，内装物从容器中 流出。另外，如图1所示，优选在反应容器1的外周至少一部分上配置隔热材料 4。通过如上配置隔热材料4，能够防止反应容器1内的热向容器1的外部散 发，所以，能够保持容器内的反应温度高，能够实现氢产生的稳定化。特别是在将反应容器1与水容纳容器2邻接安装在氢制造装置上的场合， 更优选至少在反应容器1与水容纳容器2之间配置隔热材料4。即在反应容 器1与水容纳容器2邻接相互接触的场合，反应容器1内的热易向水容纳容器 2—侧移动，反应容器1内的反应温度降低造成的上述问题会明显发生。另夕卜， 还会发生由于从反应容器1散发的热而使水容纳容器2中的水温上升，水密度 下降，由泵5供给的水的重量减少，引起氬产生速度降低的问题。但是，如果 使反应容器1和水容纳容器2介由隔热材料4邻接，则能够避免这些问题。另外，优选在反应容器1的外周全面上配置隔热材料4。在本发明的氢制造装置中，在使用使与水的反应成为发热反应的氢产生物 质的场合，由于反应热使反应容器内部及外表面成为高温。另外，有时即便停 止向反应容器供给水，氢产生不会瞬间停止，氢产生一直会持续到供给反应容 器内部的水没有为止。因此，需要根据情况禁止氢产生中及氢产生刚停止后卸 下反应容器。
由此，虽然图1中没有图示，但本发明的氬制造装置具备为了提高安全性 而测定来自反应容器的氢产生量及上述反应容器的温度的至少一方的测定装 置，具备根据上述测定装置的测定值限制卸下上述反应容器的机构。作为测定来自反应容器的氢产生量的测定装置，例如能够使用哥氏流量计、 卡尔门式流量计、质量流量计等的流量计。只要将这些测定机构与氢排出管6c连接，测量通过测定机构的氢的量即可。另外，作为测定反应容器的温度的测定装置例如可例举热电偶、热敏电阻 等，只要将这些测定机构设置为与容器接触，或设置为不接触容器但易从反应 容器传导热即可。通过上述测定装置测定的氬产生量和反应容器的温度优选由液晶显示器和 刻度盘等公知的显示装置来显示。不是具体显示氩产生量和反应容器的温度， 而是判断氢产生量是否超过了规定值，或判断反应容器的温度是否超过了规定 值，也可以显示不适合卸下反应容器、或能卸下，根据上述显示，可知反应容 器是否处于可更换的状态。作为限制反应容器卸下的机构可以仅显示上述信息，但从安全性的观点出 发，最好是取代上述信息的显示，或上述信息显示的同时具备防止反应容器卸 下的才几械性机构。作为上述机械性机构，可例举例如在限制反应容器卸下的期间能够防止人 体直接接触反应容器的机构。在图2及图3中，表示了具备这样的机掩性机构 的本发明的装置的重要部分的一例。在图2所示的氢产生装置中，设有覆盖反 应容器1的罩体10,在来自反应容器1的氬产生量超过规定值时，或反应容 器l的温度高于规定值时，罩体10锁定，成为不能接触反应容器1。另一方 面，在来自反应容器1的氢产生量为规定值以下或在反应容器1的温度成为规 定值以下的时刻，上述锁定解除，如图3所示，能够打开罩体10,更换反应 容器1。另外，如图3所示，也可以设置使反应容器1不能卸下的止动器11。在来 自反应容器1的氢产生量超过规定值时，或反应容器1的温度高于规定值时， 止动器ll作动，反应容器l被固定，不能将其卸下。另一方面，在来自反应 容器1的氢产生量为规定值以下、或在反应容器1的温度成为规定值以下的时 刻，止动器ll被解除，能够进行反应容器的更换。另外，在图3中，是表示 了具备罩体IO和止动器11两者的例，但也可以只具备其中任一方。另外，在具备测定来自反应容器的氢产生量和反应容器的温度两方的机构 的场合，可以使禁止反应容器卸下的机构作动，以使在氢产生量和反应容器的 温度两者成为规定值以下的时刻能够更换反应容器。另外，如图3所示，在本发明的装置中，可以具备多个禁止从装置本体部 卸下反应容器的机构，也可以使其以来自各不相同的测定机构的信息为基础作 动。例如，在图3的例中，罩体ll是基于来自反应容器的氢产生量作动，但 罩体IO也可以是基于反应容器的温度作动。进而，优选并用上述显示机构。成为用于许可更换反应容器的基准的氬产生量因氢制造装置的设置状况 和氢产生物质的种类等而异，不能一概规定，但例如能够做成30ml/min以 下，更好做成10ml/min以下。因此，只要将装置构成为，在来自反应容器 的氬产生量超过30ml /min的场合(更好是超过10ml /min的场合)，限制 从装置本体部卸下反应容器的机构进行作动即可。另夕卜，成为用于许可更换反应容器的基准的反应容器的温度，只要是能够 安全地接触容器的温度即可，例如，最好是反应容器的外表面在5(TC以下， 更好是在40。C以下。因此，只要将装置构成为，在反应容器的外表面超过50 。C的场合(更优选在超过4(TC的场合)，限制从装置本体部卸下反应容器的机 构进行动作即可。另夕卜，在气液分离部进行水回收的场合及从反应容器传热的场合，水容纳 容器与反应容器同样有可能成为高温。因此，优选对水容納容器也设置限制从 装置本体部卸下水容纳容器的机构，与反应容器同样，通过测定装置测定其温 度，在超过了规定值的场合，限制从装置本体部卸下水容纳容器。在测定水容纳容器的温度的测定装置上能够使用与测定反应容器的温度 的测定装置同样的装置。另外，与上述同样，也能够显示水容纳容器的温度或 显示是否能够卸下水容纳容器的状况。另夕卜，限制卸下水容纳容器的机构也能够采用与限制卸下反应容器的机构 同样的机构。另外，能够从氢产生量和反应容器的温度的测定值来判断反应容器的更换 时期 即如果氢制造进展，反应容器内的氢产生物质消耗，则来自容器的氢 产生量会逐渐减少。另外，在使用与水的反应而成为发热反应的氢产生物质的 场合，如果氢产生物质消耗，反应接近停止，则反应容器的温度会逐渐降低。 因此，通过能够从氢产生量和反应容器的温度变化推定反应容器的更换时期， 能够预先显示与上述测定值和反应容器的更换相关的信息，从而能够顺利进行 反应容器的更换。另外，在将容纳在水容纳容器中的水量调节为与使容纳在反应容器中的氢 产生物质全部反应所需的量大致相同的场合，由于氢产生反应接近停止造成的 反应容器的温度降低与水容纳容器内的水消耗尽大致同时，所以在这种场合， 能够通过反应容器的温度判断水容纳容器的更换时期。另外，如图l所示，本发明的氢制造装置优选具备用于分离从反应容器 排出的氢和未反应的水的气液分离部；以及使由该气液分离部分离的水返回水 容纳容器的机构。在本发明的氬制造装置中，存在下述情况在反应容器1内使氢产生物质 与水反应来产生氢后，未反应的水与氢一起排出，作为与氢的混合物从氬导出 管lb向作为反应容器的反应容器1的外部排出。但是，如图1所示的氢制造 装置，通过具备气液分离部6，能够使从反应容器l排出的水和氢的混合物在 气液分离部6中分离为水(液体)和氢(气体)，并使分离了的水返回水容纳 容器2中。因此，由于能够降低实质上的水供给量，所以，能够减少预先容纳 在水容纳容器2内的水量，能够减少氢制造装置的体积及重量，使其小型化。在气液分离部6中，从氢导入管6b流入的氢与水的混合物中的水通过重 力向水分离容器6a的下方落下，从氢中分离。分离了的水通过水回收管6d及 2c回收到水容纳容器2中，分离了的氲从氢排出管6c排出到装置外部。水回 收管2c也与其他的管同样，能够通过装卸机构3相对于氢制造装置进行装卸。 气液分离部6的结构并不限定于图1所示的结构，例如能够使用现有公知的聚 四氟乙烯制^f效多孔膜或实施了憎水处理的聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚醚 砜的微多孔膜等的气液分离膜，构成气液分离部。另外，也能够使反应容器或水容纳容器具备气液分离功能，但这种场合， 反应容器和水容纳容器的构造变得复杂，难以做得小型化。因此，在本发明的 氢制造装置中，如图1所示，优选使气液分离部与反应容器和水容纳容器为另 体，在这种场合，能够将反应容器及水容纳容器的构造做成较简约的构造，能 够将其做得小型化。进而，在上述氢制造装置中，优选具备用于冷却从反应容器1排出的水与 氢的混合物的冷却部(无图示)。在本发明的装置中，由于反应容器的内部能 够成为接近水的沸点的温度，所以，作为与氢的混合物排出的水的一部分会成 为水蒸气。因此，通过设置冷却器，使上述混合物中的水蒸气冷却成液体的水，能够提高由气液分离部6进行的水的回收率。因此，优选在反应容器1与气液 分离部6之间设置冷却部。作为冷却部，例如能够4吏用金属制冷却散热片与管 连接配置的构造的冷却机构。进而也能够使用风冷散热片。在图1中例示了反应容器与水容纳容器为另体的例，但也能够将反应容器 与水容纳容器一体化。如果将其一体化，则容器的更换较容易。另外，在上述的一体容器上也优选在反应容器与水容纳容器之间配置隔热 材料，在这种场合，也能够避免反应容器与水容纳容器邻接时可能发生的上述 问题。作为能够在本发明的氢制造装置上使用的氬产生物质，并不特别限定，只 要是与水反应产生氢的物质即可，但是能够适用铝、硅、锌、镁的金属这样的 金属或以铝、硅、锌及镁中的l种以上的金属元素为主体的合金。在上述合金 的场合，对作为主体的上述各金属元素以外的元素并不特别限定。在此，"主 体，，的意思是相对于合金整体含有80质量％以上，更好含有90质量％以上。 可以仅将上述例示的金属和合金的1种作为氬产生物质使用，也可以并用2 种以上。这些氢产生物质是在常温下不易与水反应、但通过力。热容易与水发热 反应的物质。另外，在本说明书中，常温是指20-30。C的范围的温度。顺便说一下，例如，铝与水的反应可以认为是通过下述公式(1 ) ~ (3) 的任一个进行的。根据下述公式(1)的发热量为419kJ/mol。2A1+6H20 —A1203 3H20+3H2 (1)2A1+4H20 —A1203 . H20+3H2( 2 )2A1+3H20 —A1203 3H2 ( 3 )上述氢产生物质的大小并不特别限定，但优选例如其平均粒径为0.1 jam
以上、100jim以下，更优选为50jLim以下。上述氢产生物质一般是在表面形 成氧化薄膜。因此，在板状、块状及粒径为lmm以上的块状等形态的场合， 会有即便加热也不与水反应、实质上不产生氢的情况。但是，如果将上述氬产 生物质的平均粒径做成100nm以下，则氧化薄膜造成的与水的反应抑制作用 减少，虽然在常温下不易与水反应，但只要加热，与水的反应性提高，氢产生 反应持续。另外，如果将上述氬产生物质的平均粒径做成50jam以下，则在 4(TC左右的温和的条件下也能够与水反应产生氢。另一方面，如果上述氬产生 物质的平均粒径不到0.1 jam,则在空气中的点火性变高，处理困难，或氬产 生物质的充填密度降低，能量密度易降低。因此，上述氢产生物质的平均粒径 优选在上述范围内。另外，本说明书中所述的平均粒径的意思是体积基准的积分率50%的粒 子直径的值。作为平均粒径的测定方法，例如能够使用激光衍射、散射法等。 具体地说，是利用了散射强度分布的粒子径分布的测定方法，该散射强度分布 是通过使向水等的液相分散了的测定对象物质照射激光检进行测的。作为通过 激光衍射、散射法进行粒子径分布测定的装置，例如，能够使用日机装抹式会 社制的"麦奇克(夕口卜，、乂夕)HRA"等。另外，上述氢产生物质的形状也并不特别限定，例如能够^t成平均粒径为 上述范围内的粒子状或薄片状。为了使水与氢产生物质的反应很容易开始，优选将氢产生物质和水的至少 一方进行加热，但如上所述，会有如下情况发生例如在水容纳容器内加热水 后，随着水温的上升，水的密度降低，由泵供给的水的重量减少，引起氢产生 速度降低，所以，在^f义加热氢产生物质或加热水的场合，优选在通过了泵后的 阶段进行加热。该加热温度优选40。C以上，更优选60。C以上、IO(TC以下。能 够维持上述氢产生物质与水的发热反应的温度通常为40。C以上， 一旦发热反 应开始、氢产生后，反应容器的内压上升，水的沸点也上升，容器内温度也会 达到120。C，但从氬产生速度的控制方面来看优选为100。C以下。上述的加热至少在上述发热反应开始时进行即可。一旦水与氢产生物质的 发热反应开始，通过由该反应产生的热能够使其后的反应继续进行，所以，反 应开始后停止加热也可以。另外，也可以同时进行上述的加热和向反应容器内
供给水。上述加热方法并不特别限定，能够利用对电阻体通电产生的发热来进行加 热。例如，将该电阻体安装在反应容器和水容纳容器(最好仅是反应容器)的 外部，使其发热，通过从外部加热这些容器，能够将氬产生物质和水的至少一 方加热。对上述电阻体的种类并不特别限定，例如能够使用镍铬合金丝、白金丝等的金属发热体、碳化硅、PTC热敏电阻等。另外，能够通过发热物质的化学反应产生的发热进行上述加热。在该发热 物质中，能够使用与水进行发热反应成为氢氧化物和水合物的物质、与水进行 发热反应生成氢的物质等。作为上述的与水进行发热反应成为氢氧化物和水合 物的物质，能够使用例如碱金属的氧化物(氧化锂等)、碱土类金属的氧化物 (氧化钓、氧化镁等)、碱土类金属的氯化物(氯化钙、氯化镁等)、碱土类金 属的硫酸化合物(硫酸钩等)等。作为上述的与水进行发热反应生成氬的物质， 能够使用例如碱金属(锂、钠等)、碱金属氬化物(氢化硼钠、氬化硼钾、氬 化锂等)等。这些物质能够单独使用l种，也能够并用2种以上。另外，与水 进行发热反应生成氢的物质能够兼用作氢产生物质。在反应容器内，与氲产生物质一起配置上述发热物质，通过对其添加水， 使水和发热物质进行发热反应，能够在该容器的内部直接加热氢产生物质和 水。另外，在反应容器和水容纳容器(优选仅为反应容器)的外部配置上述发 热物质使其发热，通过从外部加热这些容器，能够加热氢产生物质和水的至少 一方。另夕卜，作为上述发热物质，周知与水以外的物质进行发热反应的物质有例 如铁粉与氧进行发热反应的物质。由于为了发热反应这样的物质必需导入氧， 所以，最好是不放入反应容器，而是配置在容器的外部使用。将上述发热物质和氬产生物质一起容纳在反应容器中，在向其供给水并加 热的场合，发热物质可以作为与氢产生物质均匀或不均匀分散、混合的混合物 使用，但优选在反应容器内使发热物质不均匀配置，更优选使一部分发热物质 偏于反应容器内部的水供给管(图1中的lc)的管口部近旁。在反应容器内 部，通过使发热物质不均匀，能够缩短从开始供给水到氢产生物质被加温为止 的时间，能迅速进行氢制造。
反应容器只要是能收放与水进行发热反应产生氢的氪产生物质，且能相对 于装置本体部装卸即可，并不特别限定其材质和形状，但优选采用不会从氢导 出管及水供给管泄漏水和氢的材质和形状。作为具体的容器的材质，优选不易透过水及氢、且加热到100。C左右容器也不破损的材质，例如，能够使用铝、 铁等的金属、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等的树脂。另外，作为容器的形状， 能够采用棱柱状、圆柱状等。另外，通过氢产生物质与水反应产生的反应生成物通常比氢产生物质的体 积大，所以，为了使在随着反应生成物的生成发生体积膨胀的场合不破损，最 好反应容器能够随着氢产生物质与水的反应而变形。从这个观点出发，反应容 器的材质优选上述例示的材质中的PE和PP等的树脂。在反应容器的内部，水容纳容器的水通过水供给机构来供给，所产生的氢 通过氢导出机构从反应容器的内部取出。作为水的供给机构并不特别限定，例 如可以是水供给管lc，另外也可以仅仅是水供给口，根据需要使用泵5等。 作为氢导出机构并不特别限定，例如可以是图1所示的氢导出管lb，另外， 也可以仅仅是氬导出口等。并且，优选在氢导出管、氢导出口等上设置过滤器， 以使容器内的氢产生物质不会漏到外部。作为该过滤器并不特别限定，只要是 具有气体可通过但液体及固体不易通过的特性的过滤器即可，例如能够使用 PP制的无纺布。关于水容纳容器并不特别限定，只要相对于装置本体部可装卸即可，例如， 能够采用与现有的氢制造装置同样的容纳水的容器等。另外，在由于氢产生物 质与水反应生成反应生成物导致的体积膨胀使反应容器有可能变形的场合，优 选水容纳容器也能随着氬产生物质与水的反应而变形，特别是反应容器和水容纳容器邻接的场合或它们一体化了的场合，由于随着反应容器的变形水容纳容 器也能够变形，由此能够防止水容纳容器的破损。因此，在这种场合，优选用 例如PE和PP等树脂的可变形的材质构成水容纳容器。作为配置在反应容器的外周的隔热材料的材质，优选例如泡沫苯乙烯、聚 氨酯等的多孔性隔热材料或具有真空隔热结构的隔热材料等。优选在氢制造装置上设置泄压阀。例如在氢产生速度增快、装置的内压上 升的场合，也能够通过从泄压阀将氢排出装置外，防止破裂等造成的装置破损。
泄压阀的设置处并不特别限定，只要是能够将反应容器内产生的氢排出的地方即可。例如，可以在从氩导出管lb到气液分离部6之间的任一个地方设置泄 压阀。另夕卜，如上所述，用图1 ~图3说明了本发明的氢制造状和构成，但图1 ~ 图3只不过是表示本发明的氢制造装置的一例，本发明的氢制造装置并不只限 于图1 ~图3所示的结构。根据以上说明的本发明的氬制造装置，虽然是随条件而变化，但能够有效 地产生氢，例如相对于假定氢产生物质完全反应了时的理论氢产生量(铝的场 合是平均lg的理论氢产生量按25。C换算约为1360ml)，实际可得到的氢产生 量为约50%以上，更理想的是为70%以上。其次，是本发明的燃料电池系统，只要将本发明的氢制造装置作为燃料电 池的氢供给源来装备即可，对其他的结构并不特别限制，能够釆用现有公知的 燃料电池系统上采用的各种结构。另外，本发明的电子设备是将上述燃料电池系统作为电源来装备，但并不 限定仅以上述燃料电池系统为电源，也可以并用商用电源和二次电池等其他的 电源。实施例以下基于实施例详细陈述本发明。但是，下述实施例并不限制本发明，在 不脱离前、后所述宗旨的范围内进行的变更实施都包含在本发明的技术性范围 内。实施例1用图1所示结构的氬制造装置如下制造了氬。在反应容器1中，使用了内 容积65cm3、 PP制的棱柱状容器。在氢导出管lb及水供给管lc上使用了内径 2mm、外径3mm的铝制的管。水容纳容器2也做成与反应容器1同样的构造 及结构，在水供给管2b及水回收管2c上也与水供给管lc等同样使用了铝制 的管。装卸机构3的构造是在氢制造装置一侧的成形为内径3.5mm的筒状的 部位插入反应容器1及水容纳容器2的各个管。在各个筒状部位配置圆环，以 抑制氢及水从装卸机构3泄漏。在隔热材料上设置了包围反应容器1的外周的 厚度5mm的泡沫苯乙烯隔热材料4 。
首先，在反应容器l中，作为氢产生物质放入平均粒径6)im的铝粉末21g， 作为发热物质放入氧化钙3.5g，然后，用带氢导出管lb及水供给管lc的盖密 闭容器1。在水容纳容器2中注入50g水，如图1所示，将反应容器1及水容 纳容器2连接在装卸机构3上。在设置于反应容器1的外周部的隔热材料4的更外侧设置了图2及图3所 示的树脂制的罩体。这是反应容器1的温度不到4(TC以下打不开的构造，用 以不能接触反应容器l。进而，作为用于显示反应容器1的温度超过了规定温 度(40°C)的显示机构设置有LED灯，用以能够识别。另外，在反应容器1的底面一侧，如图3所示，作为止动器设置了可动式 的树脂的突起。在来自反应容器1的氢产生量超过了 20ml/min时，该突起 突出，以使容器1不能卸下，在氢产生量为20ml/min以下时，其收起，以 使容器能够卸下。进而，作为用于显示来自反应容器1的氢产生量超过了规定 值(20ml/min)的显示装置，设置有LED灯，用以能够识别。接着，使用泵5按1.1g/min的水量从水容纳容器2向反应容器1持续供给水。在实施例1的氢制造装置中，供给水后立刻产生氢，氢产生速度及容器l 的表面温度急剧上升。约10分钟后，氢产生速度及容器1的表面温度恒定， 按约150ml/min的氬产生速度恒定产生。IOO分钟过后，氢生成速度逐渐降 低，120分钟后为100ml/min以下，由此停止向反应容器1供给水。在停止向反应容器1供给水25分钟以后，反应容器1的表面温度成为40 。C以下，覆盖反应容器1的罩体能够开闭。再过5分钟后，氢产生量成为20ml /min以下，反应容器l的止动器收起，成为可将容器1从装置本体部卸下的 状态。卸下反应容器l,安装新的反应容器。另外，水容纳容器2也替换为充 填了新水的容器。其结果是容器更换后，也能够产生氢。通过反复上述顺序，确认了能够安全且连续地产生氢。实施例2使用与实施例1同样的氢制造装置，将产生的氢供给燃料电池进行发电。 在实验中，使用了将电极面积22cm2的单位单元串联连接6单元而构成的固体 高分子形燃料电池。连接载荷，按3.9V的恒压进行了放电，结果得到了约14W 的高输出，可知本发明的氢制造装置作为小型、可移动型燃料电池的燃料源是 有效的。另外，从实施例1的结果可以明确，本发明的氢制造装置能够长时间 持续向燃料电池供给氢，所以，通过将装入了本发明的氢制造装置的燃料电池 系统作为电子设备的电源，能够使设备长时间稳定地作动。
权利要求
1.一种氢制造装置，能够以可装卸的状态安装容纳有通过与水的反应而产生氢的氢产生物质的反应容器和容纳有水的水容纳容器，其特征在于具备用于将上述水容纳容器的水向上述反应容器内供给的机构；具备测定来自上述反应容器的氢产生量及上述反应容器的温度的至少一方的测定装置；根据上述测定装置的测定值，限制卸下上述反应容器。
2. 根据权利要求1所述的氢制造装置，其特征在于 在氬产生量超过了规定值的场合，.限制卸下反应容器。
3. 根据权利要求1所述的氬制造装置，其特征在于 在反应容器的温度超过了规定值的场合，限制卸下反应容器。
4. 根据权利要求1所述的氢制造装置，其特征在于 为了限制卸下反应容器，具备防止人体接触反应容器的罩体。
5. 根据权利要求1所述的氢制造装置，其特征在于为了限制卸下反应容器，具备不可能卸下反应容器的止动器。
6. 根据权利要求1所述的氢制造装置，其特征在于为了限制卸下反应容器，具备显示不应卸下反应容器的显示装置。
7. 根据权利要求1所述的氢制造装置，其特征在于具备测定水容纳容器的温度的测定装置，在水容纳容器的温度超过了规定 值的场合，限制卸下水容纳容器。
8. 根据权利要求1所述的氢制造装置，其特征在于 具备用于将与氢一起从反应容器排出的水与上述氢分离的气液分离部，并具备将由气液分离部分离的水返回水容纳容器的机构。
9. 一种燃料电池系统，其特征在于具备权利要求1 ~ 8任一项所述的氢制造装置和燃料电池。
10. —种电子设备，其特征在于 具备权利要求9所述的燃料电池系统。
全文摘要
本发明提供一种能够安全进行连续的氢制造的氢制造装置和以此作为氢供给源的燃料电池系统，通过将该燃料电池系统作为电子设备的电源，能够使设备长时间使用。该氢制造装置能够以可装卸的状态安装容纳有通过与水的反应而产生氢的氢产生物质的反应容器和容纳有水的水容纳容器，具备用于将上述水容纳容器的水向上述反应容器内供给的机构；具备测定来自上述反应容器的氢产生量及上述反应容器的温度的至少一方的测定装置；而且，根据上述测定机构的测定值，限制卸下上述反应容器。
文档编号C01B3/00GK101152956SQ200710153458
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月19日 优先权日2006年9月29日
发明者中井敏浩, 西原昭二 申请人:日立麦克赛尔株式会社